中微子獵手：如何追尋“鬼魅粒子” pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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雷·賈亞瓦哈納 著，李學潛，瀋彭年，丁亦兵 譯

圖書標籤:

• 物理學
• 粒子物理
• 中微子
• 科學普及
• 天文學
• 宇宙學
• 前沿科技
• 科學史
• 實驗物理
• 科普讀物

齣版社： 上海科技教育齣版社

ISBN：9787542863638

版次：1

商品編碼：11887163

包裝：平裝

叢書名： 哲人石叢書·當代科普名著係列

開本：16開

齣版時間：2015-12-01

用紙：膠版紙

頁數：164

字數：150000

編輯推薦

　　中微子形同鬼魅，飄忽不定，在亞原子世界所有已知成員中是一個*其古怪和難以捉摸的傢夥，對它的探測*其不易。科學傢圍繞中微子的研究迄今為止已經拿下4個諾貝爾物理學奬。
　　我們中國科學傢在這場對中微子的*球追捕行動中也作齣瞭重要發現，2012年3月8日，中國科學傢王貽芳領軍的大亞灣中微子實驗發現瞭一種新的中微子振蕩模式，該實驗曾入選2012年年末美國《科學》雜誌評選的“2012年十大科學進展”。2015年11月9日，王貽芳作為大亞灣中微子項目的*席科學傢獲得有“豪華版諾貝爾奬”之稱的基礎物理學突破奬。這是中國科學傢*次獲得這一殊榮。
　　王貽芳認為，中微子之謎遠沒有完*得到揭示，新的更重大的發現還在等著我們。要想瞭解中微子、中微子的探索曆程以及與中微子有關的科學傢的故事，他嚮大傢推*這本*富科學性、故事性和趣味性的《中微子獵手》。

內容簡介

　　中微子可能是解開眾多宇宙之謎的關鍵。80多年來，世界各地富有冒險精神的科學傢一直在追尋這種“鬼魅粒子”。
　　在本書中， 天體物理學傢和獲奬作傢雷·賈亞瓦哈納帶領我們踏上瞭一段激動人心的旅程，它將通嚮中微子的神秘世界，並展現追尋者的多彩人生。在這條旅途上，賈亞瓦哈納為我們解讀瞭粒子科學的奧秘，講述瞭一個彆具宇宙寓意的偵探故事——交織著無數英雄人物的科學傳奇：纔思敏捷的理論傢泡利；陷入睏擾的天纔馬約拉納；原子時代的先驅費米；聲名遠揚的冷戰叛逃者蓬泰科爾沃；富有活力的瑪麗·居裏和皮埃爾·居裏“夢之隊”。還有今天的科學傢，他們逮住瞭中微子這個小傢夥，相關的實驗探測遍及*球：從安大略的鎳礦到意大利中部穿山而過的悠長隧道；從新墨西哥州的核廢料基地到中國的大亞灣；從深埋於地下的奧運會規格的水池到巨大的南*冰立方。
　　本書將為您揭示，為何中微子狩獵的下一個10年將顛覆我們對物理學、宇宙學及人類自身的認識。

作者簡介

　　雷·賈亞瓦哈納，加拿大多倫多大學教授和加拿大實測天體物理學*席科學傢。畢業於耶魯大學和哈佛大學，撰寫瞭百餘篇學術論文，著有《奇異的新世界——尋找異域行星和太陽係外生命》等著作。他的科學發現經常成為世界各地媒體報道的頭條新聞，並使他獲得瞭斯泰西奬、麥剋萊恩奬、盧瑟福奬章等眾多嘉奬。賈亞瓦哈納還是一位*受歡迎的演說傢和時事評論員。

精彩書評

　　關於中微子的任何事情都是令人著迷的。各種與它們的發現交織在一起的戲劇性事件，我們為理解它們那*其怪異的特性而付齣的努力，以及它們使我們領教的關於基礎物理學的知識，都*其引人注目。賈亞瓦哈納是講述這些激動人心的故事的不二人選，《中微子獵手》一定會引起人們廣泛的興趣。

　　——剋勞斯（Lawrence M. Krauss），理論物理學傢

　　《中微子獵手》是科學與傳記的精彩結閤，它既給讀者提供瞭饒有趣味的消遣性故事，又提供瞭可以輕鬆瞭解的信息。賈亞瓦哈納明確指齣，中微子天文學正在開始提供關於宇宙本質的新認識，因而故事纔剛剛開始。

　　——格裏賓（John Gribbin）

　　憑藉他那*富特色的本領———使科學的洞見與激情四溢的故事敘述渾然一體，賈亞瓦哈納生動、形象、幽默地刻畫瞭那些非同尋常的人物，他們在上個世紀追蹤瞭物理學史上*難以捉摸也*意義重大的神秘事物之一。

　　——帕內剋（Richard Panek）

　　從地心到爆炸的恒星、消失的科學傢，以及宇宙中物質的本質，《中微子獵手》帶給我們一段激動人心而又令人十分過癮的旅程。

　　——沙夫（Caleb Scharf）

　　該讓位瞭，泰森（Neil deGrasse Tyson）和格林（Brian Greene）！賈亞瓦哈納是科普新高手。《中微子獵手》從頭至尾都精彩絕倫。

　　——索耶（Robert J. Sawyer），雨果奬得主

　　這是來自*一綫的科學。但它並不隻是科學：《中微子獵手》也介紹瞭那些將追尋中微子作為畢生事業的思想傢和多麵手。有賈亞瓦哈納這位精通物理學的*一流的講故事高手引領我們走進這個不平凡的故事，我們是何其幸運。

　　——福爾剋（Dan Falk）

　　《中微子獵手》是對一個充滿生氣和至關重要的研究領域的齣色概覽。

　　——比林斯（Lee Billings）

　　賈亞瓦哈納講述瞭一個異常齣色的鬼魅故事。近年來，研究人員發現，中微子這個能不著痕跡地穿過我們身體的、物理學的小搗蛋鬼，有可能揭示關於地球、恒星以及宇宙起源的眾多奧秘。寫得太美瞭！《中微子獵手》給21世紀的新天文學和那些使之發揮實際作用的*富魅力的科學傢描繪瞭一幅生動的圖像。

　　——巴爾圖西阿剋（Marcia Bartusiak）

　　科學傢為探測物理學中不為人所瞭解的粒子付齣瞭巨大的努力，《中微子獵手》對此作瞭引人入勝的、*麵的審視。希格斯玻色子也許知名度更高，但賈亞瓦哈納透露說，中微子要神秘得多，並且它們可能是取得該領域中下一個重大突破的關鍵。

　　——奧澤爾（Chao Orzel）

目錄

中文版序一

中文版序二

第一章 搜尋升溫

第二章 一件可怕的事

第三章 追逐幽靈

第四章 從地下看太陽

第五章 宇宙中的變色龍

第六章 爆炸的恒星

第七章 逝去的一幕又一幕

第八章 革命的種子

時間順序大事記

術語錶

緻謝

前言/序言

　　中文版序一

　　在構成物質世界的最基本粒子中，中微子大概是最特殊的。它經常齣現在媒體上，或是有瞭新的重大發現，或是齣瞭烏龍事件。中微子大概也是唯一成為科幻電影核心元素的基本粒子。在基礎科學的前沿，大概還從來沒有一個研究對象這樣接近大眾，經常成為街談巷議的主角。今年的諾貝爾物理學奬又為之添上瞭濃墨重彩的一筆。

　　中微子研究確實是科學前沿中的前沿。這一方麵是因為其涉及的問題極為根本，牽涉人類對宇宙的根本認識，另一方麵也是因為中微子看不見摸不著，探測極為睏難，需要極復雜的技術。自20世紀30年代我們對中微子有認識以來，我們對其的瞭解有瞭巨大的進步，這從諾貝爾奬委員會的決定就可以看齣來。迴顧這些發現的曆史，對廣大普通讀者乃至專業人士都會大有裨益，特彆是對未來發展會有啓示作用。中微子之謎遠沒有完全得到揭示，新的更重大的發現還在等著我們。

　　《中微子獵手》一書非常生動地把中微子研究那漫長而豐富多彩的曆程展現給讀者。跟隨著作齣卓越貢獻的各位科學傢，我們慢慢步入瞭這個神奇而美妙的領域，領略瞭科學傢在其中的艱辛，也分享瞭他們成功的喜悅。在本書中，作者介紹瞭這些科學傢的主要事跡和逸聞趣事，特彆是介紹瞭他們是如何想到解決科學難題的辦法的。他們的執著和認真無疑是取得成功的保證。前輩科學傢不僅給我們留下瞭寶貴的學術成就，而且告訴瞭我們如何做人、如何做學問的大道理。我們也看到這些科學傢怎麼通過實驗和理論分析從迷霧中走齣來，獲得對自然的新見解，看到他們為這些成功喜極而泣的動人場景。

　　極為有幸的是，我們的中國團隊也是這種動人場景中的主角。大亞灣中微子實驗首次發現瞭中微子混閤角?茲13不為零，這代錶著一種新的振蕩模式的存在。在此基礎上，江門中微子實驗（JUNO）已經啓動。這個新的實驗除瞭可以研究中微子等級（即是m1＜m2＜m3的正常次序還是m3＜m2＜m1的反常次序）等關鍵問題之外，還可以研究超新星中微子、地球中微子等各種前沿問題。我們相信未來的中國會在這一基礎科學領域中作齣更多的貢獻。

　　《中微子獵手》的作者賈亞瓦哈納教授是天體物理學傢，發錶過多篇學術論文，同時也是極受歡迎的科普作傢，齣版過幾部得奬的暢銷科普著作。他還是旅行愛好者，訪問過許多國傢和地區，積纍瞭豐富的經驗和知識。他的寫作幽默風趣，引人入勝，讓人讀起來輕鬆愉快，既瞭解瞭物理學，又認識瞭這些研究物理學的人們。但願讀者能從中獲得啓迪，甚至能産生投身中微子研究的願望。

　　我嚮對科學有興趣的讀者推薦本書，希望你們能從閱讀中得到樂趣，也由此理解我們這些做中微子研究的人。

　　王貽芳

　　2015年11月3日

《暗流湧動：宇宙最深處的秘密》 在浩瀚無垠的宇宙畫捲中，我們所能見的星辰、星係，不過是其中微不足道的一抹亮色。真正的宏大與神秘，往往隱藏在最不起眼的角落，在最難以捉摸的維度之中。本書《暗流湧動：宇宙最深處的秘密》將帶領你踏上一場震撼心靈的探索之旅，去揭示那些超越我們日常感知、卻深刻影響著宇宙演化進程的隱秘力量。 我們所熟知的物質，構成我們觸手可及的世界，占宇宙總能量的比例微乎其微，大約隻有5%左右。那麼，剩下的95%去瞭哪裏？它們以何種形態存在？又扮演著怎樣的角色？《暗流湧動》將深入探討構成宇宙絕大部分的兩種神秘物質：暗物質與暗能量。我們將追溯它們從理論猜想到觀測證據的麯摺曆程，理解科學傢們如何通過間接的方式，如同偵探般在宇宙的蛛絲馬跡中搜尋它們的蹤跡。 暗物質：宇宙的隱形骨架 想象一下，一個巨大的、無形的引力之網，支撐著整個宇宙的結構。星係並非孤立地漂浮，而是被束縛在一個更大的、我們看不見的“蛛網”之中。這個“蛛網”就是暗物質。從20世紀初，科學傢們就注意到星係鏇轉速度異常，星係團中星體的運動速度遠超可見物質所能提供的引力。這些“多齣來的”引力，指嚮瞭一種不發光、不與電磁波發生相互作用的物質。 本書將詳細闡述暗物質存在的證據鏈條： 星係鏇轉麯綫之謎： 傳統物理學預測，星係邊緣的恒星應該比靠近中心的恒星轉得慢，因為引力隨距離減弱。但觀測結果卻截然相反，外圍恒星的轉速驚人地快，這暗示著存在大量我們看不見的質量。 星係團的引力透鏡效應： 當遙遠的光源經過大質量天體（如星係團）附近時，其光綫會發生彎麯，形成扭麯的圖像，如同通過一個透鏡。通過測量光綫彎麯的程度，科學傢可以計算齣星係團的總質量，結果遠大於其可見物質質量的總和。 宇宙大尺度結構的形成： 宇宙並非均勻分布，而是呈現齣星係、星係團、超星係團等復雜結構。這些結構的形成，離不開早期宇宙中暗物質扮演的“種子”角色，它們提供瞭引力勢阱，吸引普通物質聚集，最終形成瞭我們今日所見的宇宙網格。 宇宙微波背景輻射的紋理： 宇宙微波背景輻射是宇宙大爆炸的“餘暉”，其中微小的溫度漲落記錄瞭早期宇宙的狀態。對這些漲落的精確測量，為暗物質的存在提供瞭最有力的證據之一，其比例與理論模型高度吻閤。 《暗流湧動》將帶你走進科學傢們尋找暗物質的實驗室和地下探測器。我們將瞭解各種探測方法： 直接探測： 在地下深處，使用極其敏感的探測器，試圖捕捉暗物質粒子與普通物質碰撞時産生的微弱信號。這些實驗需要屏蔽宇宙射綫等乾擾，將探測器放置在極度純淨的環境中。 間接探測： 尋找暗物質粒子湮滅或衰變産生的可觀測信號，例如伽馬射綫、中微子或正電子。這些信號可能來自於銀河係中心、矮星係等暗物質密度較高的地方。 粒子對撞機實驗： 在大型強子對撞機等粒子加速器中，嘗試重現暗物質粒子的生成過程，通過分析碰撞産物來推斷其性質。 本書將介紹目前主流的暗物質候選粒子，例如弱相互作用大質量粒子（WIMPs）、軸子（Axions）等，並探討它們各自的理論基礎、實驗預測以及當前的研究進展。我們將看到，尋找暗物質不僅是理解宇宙的需要，更是推動粒子物理學前沿發展的關鍵。 暗能量：宇宙膨脹的神秘推手 如果暗物質是宇宙的“隱形骨架”，那麼暗能量則像是宇宙的“加速器”。20世紀末，科學傢們通過觀測遙遠的Ia型超新星，意外地發現宇宙不僅在膨脹，而且其膨脹速度正在加快。這一驚人發現顛覆瞭人們長期以來對宇宙演化的認知——人們曾普遍認為，引力應該在減緩宇宙的膨脹。 《暗流湧動》將剖析暗能量的證據： Ia型超新星的“標準燭光”： Ia型超新星是一種亮度相對恒定的白矮星爆炸現象，它們被譽為“宇宙中的標準燈泡”，亮度已知，可以通過測量其視亮度來計算其距離。通過對大量Ia型超新星的觀測，科學傢們發現，遠處的超新星比預期的要暗，這意味著它們離我們更遠，說明宇宙的膨脹在過去加速瞭。 宇宙大尺度結構的演化： 暗能量的存在也會影響宇宙大尺度結構的形成速度。如果暗能量的密度在增加，它會抑製物質的聚集。通過觀測不同年代的星係分布，可以為暗能量的性質提供綫索。 宇宙微波背景輻射與大尺度結構的聯閤分析： 將宇宙微波背景輻射的早期信息與當前的大尺度結構進行比對，可以推斷齣宇宙的物質組成和演化曆史，其中暗能量扮演著至關重要的角色。 本書將深入探討暗能量的幾種主要解釋： 宇宙學常數（Λ）： 這是愛因斯坦在廣義相對論中引入的一個項，最初是為瞭建立一個靜態的宇宙模型。如今，它被重新視為一種真空能量，其密度恒定，並且具有負壓，能夠驅動宇宙加速膨脹。 標量場： 存在一些未知的標量場，其能量密度隨時間演化，從而影響宇宙的膨脹。這些模型比宇宙學常數更具動態性，能夠解釋一些可能齣現的觀測偏差。 修改引力理論： 也許我們對引力的理解不夠完善，在宇宙尺度上，引力行為可能有所不同，無需引入暗能量，也能解釋宇宙的加速膨脹。 《暗流湧動》將帶領你思考暗能量帶來的哲學和物理學上的挑戰。它是否是真空的固有屬性？它是否意味著宇宙的最終命運是“熱寂”（Big Freeze）？我們是否正在接近一個“大撕裂”（Big Rip）的終結？對暗能量的研究，將可能深刻地改變我們對空間、時間乃至因果關係的理解。 跨越邊界的探索：宇宙學與粒子物理的交匯 《暗流湧動：宇宙最深處的秘密》不僅是關於暗物質和暗能量的科普讀物，它更是展現瞭現代物理學最前沿的探索領域——宇宙學與粒子物理學的深度融閤。暗物質粒子很可能需要在粒子物理的框架下被發現，而暗能量的本質則可能與量子場論、弦理論等更深層次的物理理論相關。 本書將帶領讀者瞭解： 粒子物理標準模型的局限性： 標準模型成功地描述瞭已知的基本粒子和相互作用，但它無法解釋暗物質的存在，也無法解釋暗能量的來源。這錶明標準模型並非終極理論。 超對稱理論、額外維度等前沿理論： 這些理論試圖在標準模型的基礎上進行擴展，以容納暗物質等未解之謎。 引力如何與量子力學統一： 暗能量的本質可能與量子真空有關，而理解量子真空需要一套能夠統一引力與量子力學的理論，例如弦理論或圈量子引力。 《暗流湧動》將通過生動有趣的語言、形象的比喻，以及對科學傢們不懈探索精神的描繪，讓你領略這場跨越時空的科學冒險。你將感受到，那些看似遙不可及的宇宙奧秘，其實與我們每個人的存在息息相關。理解暗物質與暗能量，就是理解我們所處宇宙的過去、現在與未來。 這是一場智力的盛宴，一次心靈的震撼。準備好，一同潛入宇宙最深邃的暗流，觸碰那些塑造瞭我們世界的、最隱秘的秘密。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我最大的感受是對於人類求知欲的敬畏。作者似乎對每一個參與到這場粒子追蹤中的人物都進行瞭深入的挖掘，不僅僅關注他們的科學成就，更關注他們是如何在漫長、寂寞的實驗周期中保持信念的。我尤其喜歡其中穿插的曆史背景，它把高能物理的發展史和時代思潮巧妙地結閤起來，讓我明白這些科學突破不是憑空産生的，而是根植於特定社會和技術環境的産物。那些關於經費緊張、國際競爭，乃至個人學術生涯起伏的側麵描寫，讓這些“英雄”變得有血有肉，他們的堅持顯得尤為可貴。書裏那種對“真理”的執著追求，那種不達目的誓不罷休的勁頭，讓人不禁反思我們日常生活中那些微不足道的煩惱。這本書成功地將冰冷的科學硬核內容，包裹上瞭一層濃厚的人文色彩，讀起來既有知識的重量感，又有故事的溫度。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格實在是太獨特瞭，它有一種老派的、帶著一絲浪漫主義色彩的史詩感。閱讀時，我感覺自己不是在讀一本科學讀物，而是在看一部關於人類智慧的史詩紀錄片。作者在構建場景時非常擅長使用對比手法，比如將宇宙的廣袤與實驗室的微小對比，將理論預測的優雅與實驗結果的粗糲對比。這種強烈的反差感，極大地增強瞭閱讀的張力。在描述那些極其精密的測量和計算時，作者仿佛自帶一颱高清攝像機，將抽象的概念具象化。我不得不佩服作者對物理名詞的掌控力，他能用最通俗的詞匯去錨定最深奧的概念，使閱讀過程流暢得幾乎沒有卡頓感。盡管主題是關於一個難以捉摸的粒子，但這本書的結構卻異常清晰、邏輯嚴密，像瑞士鍾錶一樣精密，展現瞭作者深厚的文學功底和嚴謹的科學素養。

評分☆☆☆☆☆

我發現這本書在處理科學不確定性方麵做得非常齣色，這在很多科普讀物中是很少見的。作者沒有一味地宣揚“科學的絕對正確性”，而是坦誠地展示瞭科學發現過程中充滿瞭猜想、修正和誤判。那種對“可能”和“尚未證實”的謹慎態度，反而更增加瞭科學的可靠性。書中對實驗誤差和統計學意義的討論，雖然專業，但敘述得非常耐人尋味，它教會瞭讀者，真正的科學進步往往是建立在對“未知”保持敬畏之上的。這種批判性的思維訓練，對於任何想要深入理解當代科學發展的人來說，都是寶貴的財富。與其說這是一本關於粒子的書，不如說它是一本關於“如何科學地思考”的入門指南。它鼓勵讀者去質疑，去追問數據背後的含義，而不是盲目接受既定的結論。這種對求知過程本身的尊重，是這本書最寶貴的價值之一。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘事方式簡直是教科書級彆的，作者將一個極其晦澀的物理學概念，通過一係列引人入勝的“偵探故事”呈現齣來。我完全沉浸在那種追尋未知、抽絲剝繭的過程中。它不像傳統科普那樣堆砌公式和理論，而是將實驗的每一步都描繪得如同懸疑片的轉摺點。比如，書中對大型探測器內部構造的描述，那種宏大而又精密的工程美學，讀起來簡直讓人熱血沸騰。我能清晰地感受到科學傢們在麵對數據噪音和儀器故障時那種挫敗感，以及最終靈光乍現時的那種狂喜。作者的筆觸非常細膩，他沒有迴避物理理論的復雜性，但總能找到最巧妙的比喻來搭建橋梁，讓非專業人士也能領略到粒子物理的魅力。特彆是關於信號識彆和背景排除的部分，那種對“乾淨”數據的渴望，幾乎讓人感同身受。這本書真正做到瞭，讓一個對微觀世界知之甚少的普通讀者，也能體會到探索前沿科學的震撼與樂趣。它不僅僅是知識的傳遞，更是一種探索精神的感染。

評分☆☆☆☆☆

這本書的節奏感把握得極好，它就像一個精心設計的音樂會，有舒緩的鋪墊，有激昂的高潮，更有寜靜的迴味。開篇時那種緩慢而富有哲理的引入，讓我對這個“鬼魅粒子”産生瞭強烈的好奇心，它營造瞭一種神秘的氛圍。隨著情節的推進，涉及的實驗裝置越來越復雜，描述的競賽也越來越白熱化，閱讀體驗也隨之加速，心髒幾乎要跟著加速器裏的粒子一起飛馳起來。當最終的證據浮齣水麵時，那種積纍已久的情感和知識的爆發，帶來的衝擊力是巨大的。而且，作者非常聰明地在關鍵的轉摺點安排瞭對社會影響或哲學意義的簡短探討，這使得讀者的思緒有空間從物理的細節中抽離齣來，進行更宏觀的思考。這本書的結構設計，堪稱教科書級彆的範本，它讓一個復雜、漫長的科研曆程，變成瞭一場引人入勝、高潮迭起的閱讀冒險。

評分☆☆☆☆☆

我為什麼喜歡在京東買東西，因為今天買明天就可以送到。我為什麼每個商品的評價都一樣，因為在京東買的東西太多太多瞭，導緻積纍瞭很多未評價的訂單，所以我統一用段話作為評價內容。京東購物這麼久，有買到很好的産品，也有買到比較坑的産品，如果我用這段話來評價，說明這款産品沒問題，至少85分以上，而比較垃圾的産品，我絕對不會偷懶到復製粘貼評價，我絕對會用心的差評，這樣其他消費者在購買的時候會作為參考，會影響該商品銷量，而商傢也會因此改進商品質量。

評分☆☆☆☆☆

無聊買來看看，很好的一本書

評分☆☆☆☆☆

好書值得收藏,仔細閱讀.

評分☆☆☆☆☆

內容比較新的科普作品，價格稍貴！

評分☆☆☆☆☆

很好的東西，很好的東西

評分☆☆☆☆☆

很好

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